于國慶

【摘 要】相變加熱爐是盤二聯(lián)的原油加熱設備，2003年由青島益青機械有限公司制造生產并投入使用的，擔負著我站原油脫水的加熱升溫工作。特別是近年來油田已逐步進入開采后期，進站原油物性的改變以及水量的增大，使集輸站加熱負荷增大，原油加熱升溫工作越來越重要，該加熱爐的使用成為提高脫水溫度，降低能源消耗的必然舉措。但是該設備試運行后，經常出現(xiàn)喘震、設備運行噪音大、水擊等現(xiàn)象，不能投入正常的運行，為保證我站的原油脫水工作的正常運轉，我們積極進行研究和改進，力爭使相變加熱爐正常運行。

【關鍵詞】相變加熱爐；結構、原理

1.相變加熱爐的結構、原理簡介

該相變加熱爐是由一臺鍋爐和位于其上的一臺換熱器組成的綜合設備，由鍋爐產生的飽和蒸汽進入換熱器，與換熱器內的管程進行對流換熱，把熱量傳遞給管內的原油介質，以達到給原油加熱的目的。

1.1鍋爐本體

WNS型鍋爐為臥式內燃鍋爐，其結構為三回程鍋殼鍋爐，采用波形爐膽，螺紋煙管和光管煙管組成，燃料系統(tǒng)將天然氣送至燃燒器，噴入爐膽進行燃燒，火焰在爐膽內燃燒后經轉向室進入第一對流管束，再經前煙箱，轉入第二對流束，最后從后煙箱進入煙囪，排向大氣。鍋爐配用全自動進口燃燒器，燃燒器上配備有全自動的燃燒控制器及監(jiān)測系統(tǒng)，提供全自動吹風、點火、燃燒等程序控制，故有全自動操作、高效、經濟、安全節(jié)能等特點。

1.2原油加熱裝置

該裝置為四管程浮頭式換熱器，結構為一園形外殼內裝有由很多平行管子組成的管束，其中參與熱交換的原油分四次由殼內流過，飽和蒸汽則在管外流過，這樣依次流過各組管束，最后由出口流出，冷卻下來的水蒸汽則經過回水通道回到鍋爐中去。

1.3進氣或回水通道

該通道為兩根三寸鋼管，是連接蒸汽鍋爐的頂部與換熱器低部的重要通道。工作時鍋爐產生的飽和蒸汽就是通過該通道進入到換熱器內，并將冷凝后的水蒸汽送回到鍋爐內的一條通道。

2.現(xiàn)存問題分析

在相變加熱爐試運行過程中，我們發(fā)現(xiàn)該設備無法正常運行，達不到預期的目的。主要問題分為以下幾點：

（1）喘震震動及噪音大：該爐運行中在大小火轉換時震動的厲害，設備運行的噪音較大，使人產生較大的焦慮煩躁情緒和不安全感，嚴重影響了工人的生產狀態(tài)。據分析產生問題之一的原因是：燃燒器配備的自動控制系統(tǒng)（系德國扎克公司生產的）的設計存在問題，致使加熱爐運行時的燃氣比調節(jié)不到位，據觀察其只存在著一、二段火焰轉換時自動調節(jié)，致使設備運行時引發(fā)震動。問題產生的原因之二是：煙道的通風障礙，煙道的通風量不足，引起鍋爐煙道的喘震，造成震動厲害，噪音增大。

（2）鍋爐運行時水擊現(xiàn)象嚴重：設備在運行中經常出現(xiàn)水擊現(xiàn)象，嚴重時出現(xiàn)缺水事故，由上述相變加熱爐的介紹可知，該爐與換熱器的結構存在問題，進汽通道和回水通道是一根管線，而進氣與回水通道是連接鍋爐本體與換熱器的關鍵部位，當它面積狹窄無法保持暢通時，冷卻水就無法回到鍋爐中來。

3.原因分析，制定解決措施

（1）針對煙道的通風障礙，查找煙道的通風量不足影響因素，經分析，發(fā)現(xiàn)一處設計不合理，一是煙道設計為直角拐角，影響了出氣速度，二是煙道的防雨帽離管線的距離較近，減少了出氣量。

解決的辦法是將直角拐角改為45度的緩坡拐角，較少流動障礙，增加流動速度。其次是增加防雨帽離管線的距離，增大通風面積。

（2）針對燃燒器上的自動燃燒控制器的設計不合理問題，我們仔細分析了燃燒控制器的執(zhí)行機構，是一快開閥門控制著風門的開度，以調節(jié)燃氣比例，為此建議重新設計燃燒器控制系統(tǒng)為一線性比例調節(jié)調節(jié)燃氣比，執(zhí)行機構設定為拉桿控制，使得燃氣比調節(jié)按照一定比例呈線性上升。從而避免了其因轉換過快而引起得爐體震動。

（3）針對進汽通道和回水通道是一根管線，造成了回水下不來的問題，解決的方法是改變進換熱器的進汽通道，右下方進改為從上方進，改變回水管線的回水方式，由回水進鍋爐的氣相頂部改為進鍋爐的水相底部，減少了汽相的阻力，便于水回到鍋爐中來。

4.取得的效果

改造后較好的解決了以上的問題，不僅能為脫水原油進行較好的加熱，也解決了加熱設備緊張的問題。這次改造共計投入資金 10 萬元。如果與原來的加熱爐相比，效率提高了15%以上，大大節(jié)約了天然氣的用量，同時也節(jié)約了資金，其計算結果如下：

日產量：1150噸；原油含水：10%；水量：128噸；

C油=2.093 C水=4.1868 溫升△t=20℃ 爐效u=85%

則有：

Q油=C油m△t/3600={2.093×（1150÷24）×103×20}÷3600=557.164千瓦

Q水=C水m△t/3600={4.1868×（128÷24）×103×20}÷3600=124.053千瓦

Q負=Q油+Q水=681.217

Q總=681.217÷0.85=801.432千瓦

每天產熱量q=801.432×24=19234.368千瓦.時

1kwh=3.6×103/38979=0.0924m3

每天耗氣量：19234.368×0.0924=1777.255m3

月耗氣：1777.255×31=55094m3

同理可推出老式加熱爐的月耗氣量為72047m3

則每月可節(jié)約天然氣用量：72047-55094=16953m3，折合人民幣

16953元，可見只需一年即可收回成本。

5.一點體會

此后的運行過程中也發(fā)現(xiàn)了新的問題，在負荷變化較大時，運行過程中，還是能出現(xiàn)水擊的現(xiàn)象，在負荷較小時出現(xiàn)燒高溫停爐的現(xiàn)象。有時還會出現(xiàn)排污不正常的現(xiàn)象，據我們分析認為：

（1）排污不正常的現(xiàn)象，是由于正常運行是爐火較小，鍋爐沒有起壓，爐內沒有壓力，不具備排污條件，所以排不出水來。

（2）出現(xiàn)燒高溫停爐的現(xiàn)象，是因為此時換熱器的熱負荷較小，而爐火較大，鍋爐迅速起壓使換熱器內的蒸汽溫度、壓力也迅速增加，換熱速度加快，使管程內被加熱介質的溫度急速達到加熱的設定保護值，而出現(xiàn)保護性停爐的現(xiàn)象。

（3）針對在鍋爐運行中，易出現(xiàn)鍋爐缺水和滿水事故的現(xiàn)象，經仔細分析觀察缺水事故是出現(xiàn)在鍋爐低負荷小火燃燒向大伙轉換過程中，爐內蒸汽壓力由低到高，而鍋爐內的水位也會出現(xiàn)有高到低的變化，因此鍋爐容易出現(xiàn)缺水的事故。而滿水事故則恰恰相反，是出現(xiàn)在鍋爐大負荷燃燒向小負荷燃燒的轉化過程中，換熱器內的蒸汽壓力和濃度都有所下降，蒸汽冷卻成水回落到鍋爐內導成水位上漲，出現(xiàn)滿水事故。

解決措施：制定合理的操作規(guī)程，強化操作規(guī)程落實，加強青工培訓，提高輕工的技能。

通過以上措施，取得較好的效果，做到了正常生產。